航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，世界上能自主造飞机的国家不少，但能造发动机的国家屈指可数，而民用干线飞机所采用的大涵道比涡扇发动机市场则更是被包括美国通用电气、普惠以及英国罗尔斯·罗伊斯（罗罗公司）等少数几家公司完全控制。
航空喷气发动机的发展历程
航空喷气发动机的历史可以追溯到近一个世纪。
上世纪30年代，英国的惠特尔和德国的瓯海因各自独立发明了离心式喷气发动机；接着德国的宝马公司和容克斯公司分别研发出轴流式喷气发动机；上世纪40年代罗罗公司在惠特尔发动机基础上开发出尼恩发动机，成为米格-15的动力；通用电气公司在惠特尔发动机基础上开发出J47轴流式喷气发动机，成为F-86（米格-15的对手）的动力。上世纪50年代开始，普惠公司研发出双转子轴流喷气发动机J57及其民用型JT3，并在此基础上开发出JT3D、JT8D、JT9D等涡扇发动机，引领时代潮流。通用电气不甘落后，创造性研发可调静子叶片的J79涡喷发动机，然后开发出TF39大涵道比涡扇发动机，随后以核心机理念开发CF6系列；罗罗公司在AJ65涡喷发动机之后研发“康威”和“斯贝”涡扇发动机，并以破产的代价研发出三转子涡扇发动机RB211。从此形成商用航空动力通用、普惠、罗罗“三国鼎立”格局。
(通用CF6系列发动机，图片源于搜狐网，GE中国)
（普惠公司JT9D发动机，图片源于hartfordaviation.com）
发动机大战并没有停歇，无论在军用航空动力还是商用航空动力。
普惠和通用电气的发动机大战将喷气动力提升到新阶段：推重比10的水平。前者继续研发出F119和F135成为第四代战斗机动力；后者在F101核心机基础上开发出F110发动机与普惠公司的F100发动机争夺F-15和F-16战斗机的动力，然后连横法国斯耐克玛公司（现在的赛峰公司）开发出CFM56系列涡扇发动机，取代普惠公司的JT8D成为波音737系列唯一动力，一举成为商用航空动力霸主。普惠与罗罗等5家公司合众研发V2500予以反击，普惠背水一战推出GTF齿轮传动风扇发动机以期实现反击，虽在空客A320neo与CFMI公司的LEAP平分秋色，但仍然未能取悦波音737。
(普惠公司的F119发动机，图片源于搜狐网，AFWing.com)
在新一代宽体客机动力竞争中，普惠的PW4000（PW4000-112的最大推力440千牛））优势已不复存在，罗罗公司在RB211基础上开发的“遄达”系列（瑞达XWB最大推力431千牛）已经迎头赶上，通用电气公司的GEnx、GE90（系列最大推力569千牛）、GE9X等更是大放异彩，各项新技术层出不穷，特别是罗罗公司开创宽弦空心无凸台风扇叶片、通用电气公司开发出复合材料风扇叶片大大改变了大涵道比涡扇发动机的面貌，使波音787、777、空客A330、350等当代客机更加经济、更加环保、更加安静。
（罗罗公司的“遄达”700发动机，图片源自搜狐网）
航空动力专家颜冬认为：喷气动力的发展历程有两条主线，一条主线是热力学能量守恒定律和熵增定律。贯穿热机历史的主线就是不断提高热效率，瓦特的分离式冷凝器消除了潜热的浪费，热效率提高3/4，但仍然只有4～8%；尼古拉斯•奥托引入带压缩冲程的四冲程循环， 热效率提高到25～35%，迪塞尔发动机采用压燃式，压缩比更高，热效率达35～45%；燃气涡轮发动机阶段从弗兰克•惠特尔到今天，热效率达到45～60%。热机重组热能中一部分转化为功，剩下另一部分低质量热能被排出热机。用开尔文的表述就是：“不可能从单一热源取热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响。”压力和温度，它们是决定热效率的关键。但是温度越高，对材料和冷却技术的要求越高，否则涡轮和热端部件不能长期安全可靠工作；增压比越高，对气体动力学的计算、设计、仿真、试验的要求越来越高，否则压气机级数太多（推重比低），或者不能稳定工作甚至发生喘振。这就是喷气发动机的二大痛点。另一条主线是牛顿运动定律，发动机的推力就是作用与反作用原理产生的，而其大小是由牛顿第二定律确定的。涡轮喷气、涡轮螺旋桨 、涡轮风扇的本质区别是涵道比不同，涵道比决定推进效率，涡轮喷气的涵道比是0，涡轮螺旋桨的涵道比20+，涡轮风扇介于之间。将推进效率与热效率链接的是转子转速。从单转子到双转子、三转子、齿轮传动风扇的演进就是在转速上做文章，让各个部件在自己最舒服的转速下运转，达到最高的效率。目前，通用电气公司已开发出第六代自适应变循环发动机XA100，以涡轮风扇模式为主，将涡轮螺旋桨、涡轮喷气模式组合在一起，三股气流，分别是外涵气流、内涵气流和燃烧室气流，通过调节板或导向器变换气流通道，改变气流流量（涵道比），在同一台发动机上实现亚声速巡航涡桨模式，跨声速机动涡扇模式，超声速飞行涡喷模式。
颜冬解释，发动机的性能的提升，材料得过关。现在最新的涡轮进口温度已经达到1900℃以上，并且还要叠加每分钟上万转的转速，当然燃烧室里的温度更高。小发动机甚至要4、5万转，转速越高，零件的离心力就越大。比如说一个1公斤的风扇叶片，它产生的离心力是7吨多。而工作条件最恶劣的是涡轮叶片，最好的单晶材料能承受的温度也比1900℃差了好几百度。剩下这几百度怎么办呢？就要靠冷却技术，把零件里面掏空，让空气流进去给它冷却，并在壁面上打孔，形成气膜，再加上表面隔热涂层技术。
我国航空发动机发展历程
由于技术门槛高、风险大、周期长等诸多困难，航空发动机的研发一直是制约中国航空工业发展的“短板”。北京航空航天大学副校长、航空发动机气动热力国防科技重点实验室主任陶智曾表示，“和国际先进水平相比，民机发动机还处于起步阶段。”
2016年6月拥有完全自主知识产权的国产支线客机ARJ21完成首航，但使用的是美国通用电气航空集团生产的CF34喷气式发动机，而已经商用的大型客机C919动力采用的赛峰CFM国际集团（通用电气与法国斯奈克玛的合资公司）生产的LEAP-1C型发动机。即使在小型客机领域，国产新舟系列搭载的是普惠公司生产的涡桨发动机。
（C919搭载的LEAP-1C发动机，图片源于搜狐网，科普启示录）
亡羊补牢，为时未晚。
2009年1月，国家专门成立中航商用航空发动机公司，成为中国大型客机发动机项目的总承制单位，并负责研制与C919飞机配套的长江1000A型发动机。2016年，为了更好地聚集资源，将飞机和发动机的研制、生产分开，中国航空发动机集团有限公司应运而生，其上市平台航发动力经过两次重组，完成包括黎明公司、南方公司、黎阳动力、晋航公司、吉发公司、贵动公司 100%股权，深圳三叶 80%股权及西航集团拟注入资产的收购，基本完成了原航空工业集团旗下国内航空发动机相关主要经营性资产的整合。目前已成为军用航空发动机龙头企业，具备全种类航空发动机整机研发制造能力。
黎明公司承制的 WP-14（“昆仑”发动机）是我国先进的中等推力级的军用涡喷发动机，标志着我国航发从只能测绘仿制、改进改型跨入了自行研制的新阶段；承制的 WS-10（“太行”发动机）是我国第一台自行研制的具有自主知识产权的大推力涡轮风扇发动机，采用了较多先进技术，填补了国内部分领域的技术空白。
西航的WS-9（“秦岭”发动机）是我国生产的第一台中等推力的双转子小涵道比涡轮风扇发动机，也是第一代军用涡扇发动机，填补了我国自主生产涡扇发动机的空白。WS-15（“峨眉”发动机）是为我国第五代战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡轮风扇发动机，主要用于第五代双发隐身战斗机歼20， WS-20 则是以 WS-10 为基础自行研制的大涵道比涡扇发动机，填补了国产大涵道比高性能涡扇发动机的空白。
黎阳公司主要产品包括 WP-7 和 WP-13 两大系列 16 种型号的航空涡轮喷气发动机，在当前国内批产的歼击机动力装置中占有重量地位。此外，黎阳公司还设计生产了中等推力军用涡轮风扇航空发动机 WS-13。
南方公司先后研制生产了活塞、涡喷、涡桨、涡轴、涡扇和辅助动力多个型号，产品种类较为齐全，广泛应用于直升机、运输机、教练机、无人机等领域，具有批产第三代和研制第四代中小型航空发动机的工艺和制造技术能力，是我国中小型航空发动机主要研制生产基地。
经过十几年的追赶，目前在军用航空动力领域，同西方先进水平的差距已大大缩小，WS-15、WS-20在部分性能指标上已经超越西方同代主力机型动力，但在发动机耐久性上还存在较大差距。
未来喷气发动机的技术演进
颜冬认为，未来整个发展方向应该就是空天技术。什么叫空天呢？航天的跟航空用的动力技术不一样。航空发动机叫吸气式的发动机，它一定是以空气作为介质来工作的；航天的发动机，它不是用空气，它是自带氧化剂，因为到了大气层以外就没有空气、没有氧气了，它就要自己带氧化剂来燃烧。下一步发展的方向，动力在大气层这一部分用空气来工作，飞出大气层，接近太空的高度，比如说100千米高度以外，转化成用自带的氧化剂，这就是火箭发动机。在这两者中间还有一个冲压发动机，实现吸气式发动机的高马赫数飞行。现在美国、俄罗斯和我国都在研制高超音速飞行器，用的就是这种冲压发动机。
（高超音速飞行器，图片来源于腾讯视频）
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